FARKLI IŞIKLANMA SÜRELERİNDE YETİŞTİRİLEN BUĞDAY

PAMUKKALE ÜNÝVERSÝTESÝ MÜHENDÝSLÝK
FAKÜLTESÝ P A M U K K A L E U N I VE R S I T Y E N GIN E E R IN G
MÜHENDÝSLÝK BÝLÝMLERÝ
DERGÝSÝ J O U R N AL O F EN G I N EER I N G
COLLEGE
YIL
: 1995
CÝLT : 1
SAYI : 1
SAYFA : 69-72
SCIENCES
FARKLI IŞIKLANMA SÜRELERİNDE YETİŞTİRİLEN
BUĞDAY (Triticum aestium L.) IN VERİM VE KLOROFİL
KAPSAMINA YAPRAKTAN UYGULANAN GLİKOZUN ETKİSİ
Aydın GÜNEŞ, Ali İNAL
Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bölümü 06100 Ankara-Türkiye
ÖZET
Bu çalışmada, büyütme odasında 3, 6, 12 ve 24 saatlik ışıklanma periyodunda yetiştirilen buğday bitkisinin verim ve
klorofil kapsamına yapraktan glikoz uygulamasının etkisi araştırılmıştır.
Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre, bitkilerin verim ve klorofil kapsamları artan ışıklanma süresi ve glikoz
uygulamasi ile artmıştır. Glikozun ürün ve klorofil kapsamındaki etkisi uzun ışıklanma periyodunda yetiştirilen
bitkilerde daha yüksek olmuştur.
Anahtar Kelimeler: Işıklanma periyodu, klorofil, glikoz, yapraktan uygulama.
THE EFFECT OF FOLIAR APPLIED GLUCOSE
ON THE YIELD AND CHLOROPHYLL CONTENT OF WHEAT (Triticum aestium L.)
GROWN AT DIFFERENT PHOTOPERIODS
ABSTRACT
The effect of foliar glucose application on the yield and chlorophyll content of wheat grown in the growth camber at 3,
6, 12 and 24 hour photoperiods was investigated.
According to experimental results, yield and chlorophyll content of the plants increased with the increasing
photoperiods. The effect of glucose on the yield and chlorophyll content was found more effective in the plants grown
at long photoperiods.
Key Words: Photoperiod, chlorophyll, glucose, foliar application.
absorbsiyonu klorofiller ve karotinoidler tarafìndan
sağlanmaktadır. Bunlar kloroplastlarda yer alan
tilakoidlerin yapı taşlarıdır. Bu pigmentlar ışığı absorbe
etmede ve bunu kimyasal enerjiye yani ATP ve
NADPH a dönüştürmede görev yaparlar. Yüksek
bitkilerde bu enerji dönüşümünden fotosistem I ve
fotosistem II olarak iki fotosistem
sorumludur.
Bunların fotosentetik üniteleri 400 klorofil molekülü ile
karoten ve karotenoidler gibi diğer pigmentlerden
oluşmaktadır.
1.GİRİŞ
Bitki besin kaynakları olarak CO2, H2O ve inorganik
iyonların
enerji
durumları
bitkilerin
enerji
gereksinimlerini karşılayamacak kadar çok düşüktür. Bu
inorganik besinlerin asimilasyonu için enerjiye
gereksinim duyulmaktadır. Yeşil bitkilerde bu enerji
ışığın asimilasyonu ile karşılanmaktadır. Bitkiler
tarafından absorbe edilen ışık kimyasal enerjiye
dönüştürülmektedir. Işık enerjisinin kimyasal enerjiye
dönüşümünün CO2 in organik bileşiklere dönüşümü ile
yakın ilişkisi vardır. Yüksek bitkilerde ışık
69
Farklý Iþýklanma Sürelerinde Yetiþtirilen Buðday’ýn Verimi, A.Güneþ, A. Ýnal
Fotosentetik CO2 asimilasyonu yani karbonun organik
karbona dönüştürülmesi fotosentezin ışık reaksiyonu ile
gerçekleştirildiği en önemli olaydır. CO2 in
asimilasyonu organik materyallarin üretimi ve enerjinin
kimyasal formda depolanması açısından çok büyük
öneme sahiptir. CO2 ribülozdifosfat (RIBP) ın
karboksilasyonu ile asimile edilmektedir. Burada bir
CO2 molekülü ile bir su molekülü RIBP tarafìndan
kabul edilmekte ve 2 molekül 3-fosfogliserat (3 PGA)
sentezlenmektedir. 3 PGA daha sonra gliseraldehit 3fosfata indirgenmekte ve bundan da karbondioksit
asimilasyonunda sentezlenen ve ilk şeker olan
triozfosfat (Fruktoz 1-6 bifosfat) oluşmaktadır.
2. MATERYAL VE METOT
Çalışma Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak
Bölümü, Bitki Yetiştirme Odasında yürütülmüştür.
Araştırmada deneme bitkisi olarak buğday (Triticum
aestivum L.) kullanılmıştır. Ankara Şeker Enstitüsünden
alınan toprak, 400 g toprak alan saksılara
doldurulduktan sonra bütün saksılara temel besin
kaynağı olarak 100 ppm N ((NH4)2SO4), 100 ppm P ve
125 ppm K (KH2PO4) uygulanmıştır.
Denemede kullanılan toprağın bazı fiziksel ve kimyasal
özellikleri Tablo 1 de verilmiştir.
Her saksıya 20 adet Çakmak 79 buğday çeşidi
ekildikten sonra bitkiler çimlenmeye bırakılmıştır.
Çimlenme tamamlandıktan sonra bitkiler 3, 6, 12 ve 24
saat ve 700 lüx ışıklanma periyotlarına ayarlanmış
raflara yerleştirilmiştir.
Normal atmosfer koşullarında CO2/O2 oranı 25 °C de
4:1 dir (Ogren, 1984). Bu oran küçüldüğünde yani O2
nin yükselmesi durumunda O2 toksikliği söz konusu
olabilmektedir. Jackson ve Volk (1970), Tolbert (1979),
Zelitch (1979), Woolhouse (1978) tarafìndan
bildirildiğine göre, fotorespirasyonla absorbe edilen O2
yerine CO2, H2O ve NH3 atmosfere verilmekte buda
organik olarak bağlı azot ve karbonun kaybına dolayısı
ile üründe azalmaya yol açmaktadır.
Tablo 1. Deneme toprağınının bazı fiziksel ve kimyasal
özellikleri
--------------------------------------------------Kil, %
25.43
Silt, %
32.20
Kum, %
25.43
O.M, %
1.72
N, %
0.08
P, ppm
14.30
pH
7.96
CaCO3 ,%
10.99
EC 25 , mmhos/cm
1.55
---------------------------------------------------
Fotorespirasyonun gerçekleştiği yüksek ışık intensitesi
ve yüksek sıcaklık koşullarında RIBP düzeyi artmakta
buda fotolizis ile O2 üretiminin yükselmesine ve CO2
in, yüksek CO2 asimilasyon oranı nedeniyle, düşmesine
yol açmaktadır. Fotorespirasyon için ise en önemli
doğal inhibitör CO2 dir (Mengel and Kirkby, 1987;
Bonner and Varner, 1976).
Fotosentezin oranı su, CO2, isik ve enzimatik işleyiş
gibi faktörlerce belirlemektedir. Işık intensitesi yüksek
olduğunda CO2 e ihtiyaç daha fazla duyulmaktadır.
Atmosferdeki mevcut CO2 konsantrasyonunun (%0.03)
maksimum fotosentez oranının sadece yarısını
karşılayabilecek düzeyde olduğu ileri sürülmektedir
( Bonner and Varner, 1976).
Deneme desenine göre bütün ışıklanma periyotlarındaki
bitkiler iki grubu ayrılmış ve bunlardan I. gruba haftada
2 defa % 2.O lik glikoz (toplam 6 uygulama), II. grub
bitkilere ise saf su püskürtülmüştür.
1 aylık gelişme periyodu sonunda, bitkiler toprak
yüzeyinden kesilerek hasat edilip, saf su ile yıkandıktan
sonra taze ağırlıkları belirlenmiştir.
Özellikle sera koşullarında karbondioksitin artırılması
yoluyla üründe artışlar sağlanmıştır ( Witter, 1967;
Witter and Robb, 1964). Bu konudaki ilk çalışmalar
1919 yılında Rus bilim adamı Richter tarafından
yapılmıştır. Richter (1938) patatese CO2 ce zengin su
spreyi yaparak üründe artışlar kaydetmiştir. Ayrıca
Ravich (1958) karbonatca zengin su spreyinin ürünü
artırdığını bildirmiştir. Çok kısa bir zaman önce ise C
kaynağı olarak yaprağa uygulanan metanolün C3
bitkilerinde ürünü artırdığı bildirilmiştir (Nonomura and
Benson, 1992).
Toplam Klorofil William vd (1970) tarafından
bildirildiği gibi; 0.5 gr kıyılmış taze bitki porselen
havan içine konulup üzerine 20 ml % 80 lik aseton ilave
edilerek bitki dokuları yeşil rengini kaybedene kadar
ezilmiş ve filtre kağıdından 50 ml lik ölçü balonuna
süzülmüş ve filtre kağıdı birkaç defa %20 lik asetonla
yıkandıktan sonra balon derecesine tamamlanmıştır.
Elde edilen çözeltide vakit geçirmeden 645 ve 663 nm
dalga boylarında Spektrofotometrede okuma yapılmış
ve toplam klorofil aşağıda verilen formüllerden
yararlanılarak hesaplanmıştır (2.1, 2.2, 2.3).
Bu çalışmada Buğday bitkisine 4 farklı ışıklanma süresi
uygulanmış ve bu ışıklanma sürelerine bağlı olarak
artması beklenen CO2 (C) ihtiyacı, yapraktan C kaynağı
olarak glikoz uygulaması ile karşılanarak bitkinin
fotosentez oranının artırılması amaçlanmışır.
Mühendislik Bilimleri Dergisi 1995 1 (1) 69-72
70
Klf.
(2.1)
a
(mg/g)=
(12.7x(D663)-2.69x(D645)xV/(1000xW)
Klf.
(2.2)
b
(mg/g)=
(22.91x(D645)-4.68x(D663xV/(1000xW)
Journal of Engineering Sciences 1995 1 (1) 69-72
Farklý Iþýklanma Sürelerinde Yetiþtirilen Buðday’ýn Verimi, A.Güneþ, A. Ýnal
Toplam
(2.3)
klorofil
(mg/g)=
Klorofil
a+Klorofil
b
Bitkilerin klorofil kapsamına ışıklanma süresi x glikoz
uygulaması interaksiyonu istatistiki bakımdan önemli
bulunmuştur (P<0.01).
V=Ekstrakt hacmi (ml)
W=Ekstrakte edilen bitki ağırlığı (g)
D=Belirtilen dalga boyunda elde edilen okuma değeri
Bitkilerin toplam klorofil kapsamına ışıklanma
periyodunun artmasıyla artış göstermiştir. Bununla
Deneme tesadüf parselleri deneme desenine göre 4
tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Araştırma sonuçlarının
istatistik değerlendirilmesi Düzgüneş vd (1983) e göre
yapılmıştır.
3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA
3.1. Yaş ağırlık
Farklı ışıklanma sürelerinin ve glikoz uygulamalarının
buğday bitkisinin yaş ağırlığına etkisi Tablo 2 de
verilmiştir.
Tablo 2 den görüleceği gibi bitkilerin yaş ağırlığı
ışıklanma periyoduna bağlı olarak artmıştır (P<0.01). 3
saat ışıklanma periyodunda 0.825 g/saksı yaş ağırlık
elde edilirken 24 saat (700 lüx) ışıklanma periyodunda
yaş ağırlık, 2.945 g/saksı olarak 3.5 kat artış
göstermiştir.
Tablo 2. Buğday bitkisinin yaş ağırlık (g/saksı)
Glikoz
uygulaması
3
Işıklanma süresi (saat)
6
12
24
0.77
1.59
2.03
2.56
+
0.88
1.88
2.34
3.33
Ortalama 0.825 D 1.735 C 2.185 B 2.945 A
Ortalama
1.738
2.108
lsd %5=0.362
Bitkilerin yaş ağırlığı % 2.0 lik glikoz uygulaması ile
bütün ışıklanma periyotlarında artış göstermiştir
(P<0.01). Glikoz uygulaması ile ortalama % 20 lik bir
artış sağlanmıştır. 24 saat ışıklanma periyodunda glikoz
uygulaması ile sağlanan artış % 30 olarak belirlenmiştir.
3.2. Toplam klorofil kapsamı
Farklı ışıklanma sürelerinde ve glikoz uygulamalarında
bitkilerin toplam klorofil kapsamları Tablo 3 de
verilmiştir.
Tablo 3. Bitkilerin toplam klorofil kapsam› (mg/g,taze
ağırlık)
Işıklanma süresi (saat)
Glikoz
uygulaması
+
% artış
3
6
12
24
0.148 C 0.255 B 0.554 A 0.582 A
0.163 D 0.302 C 0.657 B 0.884 A
10.14
18.43
18.59
51.89
Ortalama
0.384
0.502
lsd %5=0.081
Mühendislik Bilimleri Dergisi 1995 1 (1) 69-72
71
Journal of Engineering Sciences 1995 1 (1) 69-72
Farklý Iþýklanma Sürelerinde Yetiþtirilen Buðday’ýn Verimi, A.Güneþ, A. Ýnal
birlikte glikoz uygulanmayan bitkilerde 12 ve 24 saatlik
fotoperiyotlarda bitkilerin klorofil kapsamı arasındaki
fark istatistiksel olarak önemsiz bulunmuştur. Aynı
fotoperiyotlarda glikoz uygulaması ile bitkilerin klorofil
kapsamı 0.657 mg/g dan 0.884 mg/g a yükselmiştir.
Yine Tablo 2 den glikoz uygulamasının klorofil
kapsamında sağladığı artışın ışıklanma periyodu
uzadıkça artış gösterdiği ve en yüksek ışıklanma süresi
olan 24 saat de glikoz uygulaması ile klorofil
kapsamının %52 düzeyinde arttığı görülmektedir.
Nonomura, A.M. and Benson, A.A.1992. The Path of
Carbon in Photosynhthesis: Improved Crop Yields with
Methanol. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 89, p 97949798 .
Ogren,
W.L.1984
Photorespiration:
Pathways,
Regulation and Modification. Ann. Rev. Plant Physiol,
35: 415-452.
Ravich, M.B., Prostosova, N.N. and Latyshev.1958.
Carbon dioxide Spraying of Vegetable Crops in
Greenhouses on Sheltered Land. Sel' Khozgiz, Moscow.
p 53-63.
Bitkilerin klorofil kapsamları ile yaş ağırlıkları arasında
lineer bir ilişki (r=0.89**) belirlenmiştir. Işıklanma
periyodunun artması klorofil kapsamında artış sağlamış
fotosentez oranının bir ölçütü olan klorofil
kapsamındaki artış ile de bitkilerin yaş ağırlıkları
artmıştır. Işıkla CO2 in fotosentez üzerine kombine
etkisi Römer (1971), Larcher (1963), Brun and Cooper
(1967), tarafından da bildirildiği gibi artan ışık
intensitesi ve ışıklanma periyodu ile bitkilerin
fotosentez için CO2 ihtiyacı da artmaktadır. Bizim
çalışmamızda glikoz, C kaynağı olarak kullanılımı ve
özellikle uzun ışıklanma periyotlarında glikoz
uygulaması C3 tipi fotosentez yapan buğdayın yaş
ağırlığını ve klorofil kapsamını artırmıştır.
Richter, A.A.1938. On the Practice of Aerial
Fertilization with Carbon dioxide. Compt. Rend.
(Doklady) Acad. Sci. SSSR 18:59-62.
Römer, W.1971. Investigations into The capacity of
Photosynthetic Apparatus of Barley (Hordeum distichon
L.) and in Relation to Environmental Conditions. Arch.
Bodenfruchtbarkeit u. Pflanzenprodukt, 15, 415-423.
Tolbert, N.E.1979. Glycolate Metabolism by Higher
Plants and Algae. In: Photosynthesis II, Encycl. Plant
Giriş kısmında da bahsedildiği gibi atmosferdeki CO2
in konsantrasyonu maksimum fotosentez oranının
sadece yarısını karşılayabilecek miktarda olması, CO2
gübrelemesini zorunlu kılmaktadır. Bununla birlikte
CO2 in kullanım alanının sadece seralar gibi kapalı
alanlar olması nedeniyle sınırlı olması CO2 e alternatif
C kaynakları olarak suda çözünmüş CO2, methanol ve
bizim çalışmamızda olduğu gibi glikozun kullanımı
avantajlı görülmektedir.
4. KAYNAKLAR
Bonner, J. and Varner, J.E.1976. Plant Biochemistry,
Academic Press (London), 925 p,
Brun, W.A. and Cooper, R.L.1967. Effect of Light
Intensity and Carbondioxide Concentration on
Photosynthetic Rate of Soybean. Crop Sci. 7, 451-454.
Düzgüneş, O., Kesici, T. ve Gürbüz, F.1983. İstatistik
Metodları I. Ank. Üniv. Ziraat Fakültesi Yayınları: 862
s., Ankara.
Jackson, W.A. and Volk, R.J.1970. Photorespiration.
Ann. Rev. Plant Physiol, 21: 385-432.
Larcher, W.1963. The Efficiency of CO2 Assimilation
of Higher Plants Under Laboratory Conditions and
Field Conditions. Festschrift F. Stolzen/Weser.
Mengel, K. and Kirkby, E.A.1987. Principles of Plant
Nutrition. Int. Potash Institute Bern, Switzerland, 687p,
Mühendislik Bilimleri Dergisi 1995 1 (1) 69-72
72
Journal of Engineering Sciences 1995 1 (1) 69-72
Farklý Iþýklanma Sürelerinde Yetiþtirilen Buðday’ýn Verimi, A.Güneþ, A. Ýnal
Physiol. New Series Vol 6 (M. Gibbs and E. Latzko
(eds)), p 338-352. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg,
New York.
Woolhouse, H.W.1978. Light Gathering and Carbon
Assimilation Processes in Photosynthesis; Their
Adaptive Modifications and Significance for
Agriculture. Endeavour, New Series 2, 35-46.
Witham, F.H, Blayedes, D.I. and Dexlin, R.M.1970.
Experiment in Plant Physiology, 55-58, Van Nostrand
Reinhold Co. New York.
Zelitch, I.1979. Photorespiration: Studies with Whole
Tissues. In:
Photosynthesis II, Encycl. Plant
Physiol. New Series Vol 6 (M. Gibbs and E. Latzko
(eds)), p 351-367. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg,
New York.
Witter, S.H. and Robb, W.1964. Carbon dioxide
Enrichment of Greenhouse Atmospheres for Food Crop
Production. Econ. Bot. 18: 34-36.
Witter, S.H.1967. Carbon dioxide and Its Role in Plant
Growth. Proc.XVII. Int. Hort. Cong. 3:311-322.
Mühendislik Bilimleri Dergisi 1995 1 (1) 69-72
73
Journal of Engineering Sciences 1995 1 (1) 69-72